高速加工中溫度的測量和工件溫度場的有限元分析.pdf

1、以高效率和高精度為基本特征的高速切削技術(shù),是近20多年來迅速崛起的先進(jìn)制造技術(shù)之一.目前,高速加工已在模具、航空、汽車等制造業(yè)廣泛應(yīng)用,產(chǎn)生了顯著經(jīng)濟(jì)效益.然而,高速加工導(dǎo)致刀—工界面的高溫和高應(yīng)力,切削熱及由此產(chǎn)生的切削溫度影響刀具壽命和工件加工質(zhì)量,而高速切削時(shí)切削溫度分布及其變化規(guī)律則是高速切削工藝分析的主要依據(jù).因此,對高速切削時(shí)切削溫度的研究非常重要.計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得利用數(shù)值模擬方法對高速銑削過程的模擬、工件溫度場、刀

2、具與工件之間的界面溫度的模擬研究成為可能.該文對銑削過程尤其是高速銑削過程中切削參數(shù)(切削速度、進(jìn)給速度、冷卻條件)對切削溫度的影響作用進(jìn)行研究.具體工作包括:(1)研究并自行設(shè)計(jì)了一種高速加工過程中切削溫度的直接接觸式測量的計(jì)算機(jī)輔助測溫系統(tǒng).它采用自然熱電偶測量刀—工界面溫度,采用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶測溫技術(shù)對工件表面和體內(nèi)溫度分布進(jìn)行直接接觸式測量.該方法可以用于刀具旋轉(zhuǎn)的切削加工中(例如立鉆、立銑)測量切削溫度,具有成本低,易于切削過程溫

3、度的動(dòng)態(tài)測量的優(yōu)點(diǎn).(2)用該測溫系統(tǒng)進(jìn)行高速加工淬硬鋼的切削溫度測量試驗(yàn),研究表明:切削速度對刀-工界面溫度和工件最高溫度有顯著的影響,而進(jìn)給速度的影響不甚顯著.對于給定的工件材料和刀具材料存在一個(gè)臨界速度值,當(dāng)切削速度超過此臨界值時(shí),刀-工界面溫度和工件最高溫度隨切削速度的增加不再顯著升高保持相對穩(wěn)定狀態(tài).(3)用該測溫系統(tǒng)對中碳鋼的低中速加工過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)切削溫度測量,結(jié)果表明:刀—工界面溫度變化規(guī)律和工件溫度變化規(guī)律與傳統(tǒng)的加工機(jī)